IT与OT无缝协作之从Github到PLC

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写在前面

说起Github，在 IT圈中是无人不知的，甚至被程序员们戏称为“全球最大同性交友网站”。这里聚集了来自全球的超过5000万开发者，也是目前最大的开源社区。

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)，翻译成中文就是，遥测传输协议，其主要提供了订阅/发布两种消息模式，更为简约、轻量，易于使用，特别适合于受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定）的消息分发，属于物联网（Internet of Thing）的一个标准传输协议。

随着近年来IT与OT的加速融合，原来越多的工业应用场景有了“互联网+”的需求。来自IT行业的人才、资金涌进了传统的工业领域，一时间市面上如雨后春笋般的涌现了一大批“数据采集盒子”，PLC+盒子的方案成为了市场主流。

本文介绍了一种新的路径，在现有的PLC硬件平台上，通过源代码移植，为PLC增加目前物联网常用的MQTT通讯协议。这样就把传统的PLC控制功能和物联网的通讯能力整合在同一个硬件平台下，使得IT工程师和自动化工程师有了共同的平台。

第一步：在github上找代码

因为贝加莱平台除了支持IEC规定的六种自动化编程语言之外，还支持C/C++语言开发，所以我们先在Github上搜索MQTT，从结果中挑选了一个名为libemqtt的C语言代码。看介绍很合适：“Embedded C client library for the MQTT protocol”。嵌入式平台的代码一般都是轻量级的，更容易移植到PLC。

再看一下授权是LGPL，这是允许代码通过类库引用供商业软件使用的，且开发的商业软件不要求开源。

第二步：移植

libemqtt贴心的提供了pub.c和sub.c两个例程。通过分析例程，发现这个库的回调(callback)函数只有一个send()，用于发送tcp报文。

其它的几个函数init_socket()，close_socket()，read_packet()都只是在例程中调用。

我们第一步先实现send回调函数，例程源代码用的是socket方式通讯，贝加莱平台也有EthSock库可以直接使用socket函数编程。同时还有astcp库，提供更加简化的TCP通讯函数，这次我用astcp库来实现TCP通讯。

下图是astcp库的函数列表：

从表中可以看出，这个库可是支持SSL加密通讯的。

利用astcp库重写的回调函数send()的代码实现如下：

主程序需要调用astcp库的函数来建立tcp连接，调用libemqtt库的函数来发送报文，接收报文后也需要调用libemqtt库的函数来解析报文，在此就不赘叙。

完成后的任务视图如下，libemqtt.c和libemqtt.h来自github，不做任何修改。Main.c程序就是我自己写的主程序。

为了发送数据跨平台的可用性，我写了一个自动把变量数据转为Json格式字符串的函数JsonStrPutPV()，所以上传的内容为Json格式的变量内容。下图是引用方式，填入要解析的变量名，会自动把变量内容转换为Json格式字符串，支持复杂类型如结构体嵌套等。

上传变量的数据类型如图，我特意定义了一个嵌套结构体，目的为了测试json的语法解析是否正常。

第三步：测试

测试的硬件平台可以选择贝加莱任意一款带有网络接口的PLC，本例中我们用贝加莱PLC仿真器来测试。如下图：

MQTT服务器采用搭建在家中的群晖NAS服务器上安装的Mosquitto:

电脑端再安装一个MQTT.fx软件用来充当另一个客户端，注册hello/test标题的报文监听：

从图中我们可以看到，从PLC发送的Json格式的字符串已经可以被正确解析。

然后我们测试接收，先从MQTT.fx软件发送内容”test ABC”

然后到PLC在线监控窗口查看接收到了同样内容的报文。

至此测试完成，收发功能均正常。

写在最后

写下此文目的仅为抛砖引玉，对于自动化的同行来说，可以开拓思路，对于IT界的人士来说，内容虽然肤浅，但是提供了一条IT与OT平台融合的路径。

使IT工程师和自动化工程师可以在同一个平台下无缝协作，梯形图，结构文本和C++一起开发的项目将会有无尽可能。

IT技术带给自动化的将不仅是通讯的便利，还有算法和AI等等。

作者简介

陈巍：

现任北京亿德同创自动化技术有限公司技术总监，工控行业15年老兵，精通运动控制，总线通讯。主要服务OEM客户，涉及包装、印刷、制药、物流等行业。